(57)【要約】【課題】従来のごみ炭化装置は、大型で、小型化が難しく、排ガスの臭いが問題であった。【解決手段】  上部に開閉扉を有する密閉された炉体キャビティーの中に過熱水蒸気を吹き込んで、該開閉扉から投入された有機質廃棄物を炭化し、炭化に伴って発生した排ガスを排気ブロワーで外気に放出する構造からなる炭化炉であって、該炉体キャビティーを取り囲む炉壁の中にヒーターを配置し、該ヒーター裏面に該キャビティーと排気ブロワーに連通する隙間を設けてなることを特徴とする。  隙間を通る排ガスを７８０〜９００℃に加熱することを特徴とする。【選択図】図１
2007204723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に開閉扉を有する密閉された炉体キャビティーの中に過熱水蒸気を吹き込んで、該開閉扉から投入された有機質廃棄物を炭化し、炭化に伴って発生した排ガスを排気ブロワーで外気に放出する構造からなる炭化炉であって、該炉体キャビティーを取り囲む炉壁の中にヒーターを配置し、該ヒーター裏面に該キャビティーと排気ブロワーに連通する隙間を設けてなることを特徴とする小型炭化炉。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガスを、上記ヒーター裏面に設けた隙間に通して７５０℃〜９００℃に加熱することを特徴とする炭化方法。
【請求項３】
有機物の投入口を有する密閉された炉体キャビティーの天井を貫通して縦方向に、内筒、外筒から成る二重管構造の火炎筒を立設し、該火炎筒内管の下端はバーナーの炎の噴射筒と連結すると共に、火炎筒内管の上端に排ガスの外気排出口を設け、該火炎筒内管の内部に、過熱水蒸気生成用のスーパーヒーターのボイラー管を縦方向に配置し、該スーパーヒーターの出口側は、密閉された炉体キャビティーの中に過熱水蒸気を噴射させる噴射ノズルと連結し、該スーパーヒーターの入口側は、飽和水蒸気生成用のボイラー管の出口側と連結してなると共に、該火炎筒の内管と外管の隙間の下端を炉体キャビティーに開口させ、上端は該内管の排ガス排出口に開口させ、かつ該火炎筒内管の排ガス排出口に、空気の吹込口を開口させてなることを特徴とする小型炭化炉。
【請求項４】
上記バーナーの炎の噴射筒に開口部を設け、該開口を自在に開閉する開閉筒を該噴射筒に摺動自在に嵌め込んでなることを特徴とする請求項３に記載の小型炭化炉。
【請求項５】
請求項４に記載の噴射筒の開口部から火炎を噴射し、キャビティー内の温度が１００℃を越えたところで噴射筒の開口部を締めることを特徴とする炭化方法。
【請求項６】
請求項３あるいは４のいずれか１項に記載の炉体キャビティーで発生した排ガスを、上記火炎筒の内管と外管の隙間に通して７５０℃〜９００℃に加熱することを特徴とする炭化方法。
【請求項７】
上記炉体キャビティーの中に、被炭化物を金属製メツシュ状のカゴに入れて投入、炭化して、生成された炭化物は金属製メッシュ状のカゴに入れたまま取り出すことを特徴とする請求項２、５、６のいずれか１項に記載の炭化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、生ごみ等の有機物の小型炭化装置に係り、更に詳しくは、各家庭の勝手口や、マンションのベランダや、コンビニの店先に置くことができ、かつ排ガスが無害、無煙、無臭の携帯できる小型の炭化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  生ごみや汚泥等の有機物を、過熱水蒸気を利用して炭化することは既に公知である。
過熱水蒸気を使用するためには、先ず過熱水蒸気を作らなければならない。
過熱水蒸気の製造は、先ず水を沸騰させて飽和水蒸気を製造し、できた飽和水蒸気を過熱して過熱水蒸気とする必要がある。
特許文献１に開示されているように、従来の炭化装置は、飽和水蒸気の製造装置と、水蒸気の過熱装置と、過熱水蒸気を吹き込む炭化炉が別々の構造であり、装置が大型化し、設備費が極めて高くなる欠点がある。またゴミ収集が必須不可欠である。【０００３】  炭化はごみの減容化はもとより炭素の固定化により地球温暖化防止対策即ちＣＯ２対策に極めて有効である。また併せて無害安全にそのまま土壌改良剤や、調湿剤として有効に利用できる利点もあり、ゴミ処理は今や炭化が時代の趨勢となりつつある。かかる状況下、安価でかつ排ガスが無害、無煙、無臭の小型、携帯型の炭化装置が可能になれば、各家庭の勝手口やマンションのベランダや各街角、コンビニ等の店先に配置することが出来る様になり、ごみを現地で直接減容出来、ごみ収集の費用が不要になり、まさしく画期的なゴミ処理法になる。【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６３８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型で持ちはこびでき、各家庭の勝手口やマンションのベランダや、街角、コンビニ等の店先に配置することができ、かつ排ガスが無害、無煙、無臭な有機物の炭化装置を提供することである。
【問題を解決するための手段】
【０００６】  炭化炉に関する上記問題点は、下記構成の本発明炭化炉によって解決することができる。
すなわち、本発明炭化炉の構造は、
１．  上部に開閉扉を有する密閉された炉体キャビティーの中に過熱水蒸気を吹き込んで、該開閉扉から投入された有機質廃棄物を炭化し、炭化に伴って発生した排ガスを排気ブロワーで外気に放出する構造からなる炭化炉であって、該炉体キャビティーを取り囲む炉壁の中にヒーターを配置し、該ヒーター裏面に該キャビティーと排気ブロワーに連通する隙間を設けてなることを特徴とする小型炭化炉。
２．  上記１に記載の排ガスを、上記ヒーター裏面に設けた隙間に通して７５０℃〜９００℃に加熱することを特徴とする炭化方法。
３．  有機物の投入口を有する密閉された炉体キャビティーの天井を貫通して縦方向に、内筒、外筒から成る二重管構造の火炎筒を立設し、該火炎筒内管の下端はバーナーの炎の噴射口と連結すると共に、火炎筒内管の上端に排ガスの外気排出口を設け、該火炎筒内管の内部に、過熱水蒸気生成用のスーパーヒーターのボイラー管を縦方向に配置し、該スーパーヒーターの出口側は、密閉された炉体キャビティーの中に過熱水蒸気を噴射させる噴射ノズルと連結し、該スーパーヒーターの入口側は、飽和水蒸気生成用のボイラー管の出口側と連結してなると共に、該火炎筒の内管と外管の隙間の下端を炉体キャビティーに開口させ、上端は該内管の排ガス排出口に開口させ、かつ該火炎筒内管の排ガス排出口に、空気の吹込口を開口させてなることを特徴とする小型炭化炉。
４．  上記バーナーの炎の噴射筒に開口部を設け、該開口を自在に開閉する開閉筒を該噴射筒に摺動自在に嵌め込んでなることを特徴とする上記３に記載の小型炭化炉。
５．  上記４に記載の噴射筒の開口部から火炎を噴射し、キャビティー内の温度が１００℃を越えたところで噴射筒の開口部を締めることを特徴とする炭化方法。
６．  上記３あるいは４のいずれか１項に記載の炉体キャビティーで発生した排ガスを、上記火炎筒の内管と外管の隙間に通して７５０℃〜９００℃に加熱することを特徴とする炭化方法。
７．  上記炉体キャビティーの中に、被炭化物を金属製メツシュ状のカゴに入れて投入、炭化して、生成された炭化物は金属製メッシュ状のカゴに入れたまま取り出すことを特徴とする上記２、５、６のいずれか１項に記載の炭化方法。
【発明の効果】
【０００７】  １．  小型で持ちはこび出来、排ガスが無害、無煙、無臭で、コンビニの店先や家庭で直接炭化できる。
２．  ごみ収集費用が不要である。
３．  高含水有機物の炭化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  本発明炭化炉の構造とその作用機能を図面で説明する。
図１、図２、図３は、本発明実施例の説明図である。【０００９】  図１の炭化炉は、炉体キャビティーの周囲と底面を断熱材で囲まれた構造からなり、上部の開閉扉を開けて炭化する有機質廃棄物を投入する。
有機質廃棄物は、ステンレスの網等で作ったメッシュ状のカゴに入れて炉体キャビティーに投入する。
投入する有機物廃棄物は、生ごみ、残飯、野菜屑、食品屑等、日常生活で排出される有機質のごみ類、およびその他必要に応じて全ての有機質廃棄物を投入して炭化することができる。【００１０】  有機物廃棄物を投入後、開閉扉を閉めて、炉体キャビティーに過熱水蒸気を吹き込む。
過熱水蒸気は、図に示していない飽和水蒸気生成装置で飽和水蒸気を造り、これを更に過熱水蒸気生成装置で過熱水蒸気に変えて炉体キャビティーに吹込む。【００１１】  キャビティーに吹き込んだ過熱水蒸気は、キャビティーを取囲むヒーターで加熱されて概ね４００〜５００℃程度の温度に加熱される。【００１２】  キャビティーの中は過熱蒸気の吹込みにより炉内酸素が追い出され無酸素状態の過熱水蒸気雰囲気であるために、炉内に投入された有機物は、燃焼することなく、水分及び揮発性の非有機質成分、有機質成分は共に蒸発、一部の有機物は熱分解されてガスとなる。非熱分解成分は炭化されて、固形の炭化物となる。【００１３】  ヒーター裏側には、キャビティーと外気を連通させる隙間があり、隙間は排気ブロワーに連通しているために、キャビティーで発生した水分、揮発性の非有機質、有機質成分、有機物の熱分解ガスは、排気ブロワーで吸引されてヒーター裏側の隙間を通って外に抜ける。
排気ガスはヒーター裏側の隙間を通る際に、７８０〜９００℃の温度に加熱されて全く無煙、無臭のガスとなって外に抜ける。
排ガスは少なくとも７８０℃以上に加熱することが必要で、７８０℃未満のときは、臭いが消えないので好ましくない。９００℃以上の加熱は経済的な理由で不要である。【００１４】  ヒーター裏側の隙間空間は、水分、揮発性の非有機質、有機質成分、有機物の熱分解ガスの雰囲気で、実質無酸素雰囲気であり、臭いのある成分は、無酸素雰囲気の加熱分解で無臭化するものと推察される。【００１５】  有機質廃棄物は、投入後概ね９０分で炭化が終わる。
炭化物はカゴの中に残留するので、金属製メッシュ状のカゴを炉から取り出すと、炭化物もカゴと一緒にそのまま外に取り出すことができる。又燃えない無機質、金属成分もカゴと一緒に外に取り出すことが出来る。尚金属製メッシュ状のカゴの材質はステンレスや、鉄などの素材で耐熱性であれば良い。【００１６】  第２図は、別の実施例の説明図（断面図）である。
炭化炉の炉体は内面に断熱材を貼り付けた構造からなり、投入口の蓋を開けて炭化する有機物を投入する。
投入する有機物は、生ごみ、残飯、野菜屑、食品屑、汚泥、廃プラスチック、ビール、焼酎の絞り粕等、日常生活で排出される有機質のごみ類、および有機質産業廃棄物等、全ての有機質廃棄物を投入して炭化することができる。【００１７】  火炎筒は、炭化炉の炉体の天井を貫通して立設されている。
火炎筒は内筒、外筒から成る二重管構造の耐熱鋼で作られたパイプで、内管の下端はバーナー炎の噴出し口と連結されており、上端は排ガスの外気排出口となっている。
火炎筒内管の内部に、過熱水蒸気生成用のスーパーヒーターのボイラー管を縦方向に配置し、スーパーヒーターの出口側は、密閉された炉体キャビティーの中に過熱水蒸気を噴射させる噴射ノズルと連結し、スーパーヒーターの入口側は、図示していない飽和水蒸気生成用のボイラー管の出口側と連結されている。【００１８】  火炎筒の内筒、外筒の間には隙間があり、隙間の下端は炭化炉のキャビティーに開口している。
隙間の上端は、火炎筒内管の上端、排ガスの外気排出口に開口している。【００１９】  火炎筒内管の排ガス排出口には空気の吹込口を開口させて炉外に設けた排気ファンから空気を吹込んで、バーナー火炎および排気ガスを冷却して外気へ放出する。【００２０】  図１の場合と同じく、炉内は無酸素状態の過熱水蒸気雰囲気であるために、炉内に投入された有機物は、燃焼することなく、水分及び揮発性の非有機質成分、有機質成分は共に蒸発、一部の有機物は熱分解されてガスとなる。非熱分解成分は炭化されて、固形の炭化物となる。
内管と外管の隙間は、内管の排ガス排出口に開口し、排気ファンから冷風が吹込まれて外に排気されるので、キャビティーで発生した水分、揮発性の非有機質、有機質成分、有機物の熱分解ガスは、内管、外管の隙間を通って排気ファンから吹込まれた冷風と一緒になって外に抜ける。
排気ガスは隙間を通る際に、７８０〜９００℃の温度に加熱されて全く無煙、無臭のガスとなって外に抜ける。
図１の場合と同じく、排ガスは少なくとも７８０℃以上に加熱することが必要で、７８０℃未満のときは、臭いが消えないので好ましくない。９００℃以上の加熱は経済的な理由で不要である。【００２１】  図３は含水率の高い有機物を脱水炭化する時の炭化炉の構造を説明した図である。
バーナーの炎の噴射筒に開口部を設け、開口部を明けて、キャビテイー内に火炎を噴射出来るようにしたものである。
有機物に水分が存在する間は、熱は水分蒸発に消費されて温度が１００℃から上昇しないことに着目して、温度が１００℃を超えたところで乾燥が終了したことを検知して、開口部を締めてキャビテイー内に火炎が入らないようにしたものである。
１００℃を越えても火炎を噴射すると被炭化物が燃えて焼失するので好ましくない。
含水率の高い有機物の場合、過熱水蒸気だけでは時間がかかるが、火炎乾燥にすることで脱水速度が極めて速くなる。
開口部の開閉は、孔の空いた噴射筒に、パイプを摺動自在に嵌め込んで、パイプを摺動させることで、噴射等の孔を明けたり締めたりする。
【実施例１】
【００２２】    実施例によって本発明を説明する。
炭化炉の構造：第２図の構造（厚さ４．５ｍｍの鉄板の溶接構造）
内面に、厚さ１００ｍｍの断熱材を貼り付け。
炉体部寸法：幅１８５０×奥行き１０００×高さ１８５０ｍｍ（車載で持ち運び可）
炉内内容積  ：０．４８ｍ３
バーナーは灯油バーナーを使用。
灯油の使用量：５リットル／時間
炉内温度：バーナー加熱部７５０℃で、炉内温度は４５０℃。
ごみの種類：弁当の残飯、弁当容器、家庭用廃プラスチック容器、野菜屑、銀紙、ア  ルミ箔。
ごみの量  ：コンビニのごみ袋８袋。概ね０．３ｍ３程度の容積。
ごみ袋を炭化炉に投入して約１時間で炭化が完了。
コンビニのごみ袋８袋は体積が１／５０の炭になった。残渣は、未燃焼の銀紙、アルミ屑が少々。炭は、土壌改良剤、床下調湿材として利用することができた。
煤塵濃度、窒素酸化物濃度、硫黄酸化物濃度、塩化水素濃度は下記のとおりであり、本発明炭化炉の排ガスが無害、無色、無臭であることを裏付けるデータが得られた。
煤塵濃度（ｇ／ｍ３Ｎ）          ：０．０１未満    ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８
窒素酸化物濃度（ｃｍ３／ｍ３Ｎ）：２未満          ＪＩＳ  Ｋ  ０１０４
硫黄酸化物濃度（ｍ３Ｎ／ｈ）    ：０．００２未満  ＪＩＳ  Ｋ  ０１０３
塩化水素濃度（ｍｇ／ｍ３Ｎ）    ：２６未満        ＪＩＳ  Ｋ  ０１０７
【実施例２】
【００２３】  炭化炉の構造：第１図の構造
炉体キャビティー部の内容積  ：  約０．１４ｍ３
炉体部寸法：直径３００×高さ５００  ｍｍ（手で持ち運び可）
炉内温度：    ４５０℃
ごみの種類：弁当の残飯、弁当容器、家庭用廃プラスチック容器、野菜屑、銀紙、アル              ミ箔。
ステンレスの網製のカゴに上記ゴミを入れて、炭化炉に投入して約１．５時間で炭化が完了。炭化終了後、ステンレスの網製のカゴを取り出した。
有機質のゴミは、体積が１／５０の炭になった。残渣は、未燃焼の銀紙、アルミ屑が少々。炭は、土壌改良剤、床下調湿材として利用することができた。また排ガスは無色、無臭であった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】以上詳記した様に、本発明小型炭化炉は、人が手で簡単に持ち運び可能であるので有機機質廃棄物であれば、いかなるものでも、現地で簡単、簡便、迅速に、かつ悪臭を発生させることも無く、炭化、減容化でき、ごみ収集コスト、ごみ処理費用の低減、周辺住民に嫌われる大型のごみ処理施設の建設を不用とするものであり、廃棄物処理分野で多大の貢献をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明小型炭化炉の構造の説明図である。
【図２】図２は、本発明小型炭化炉の、別の構造の説明図（正面断面図）である。
【図３】図３は含水率の高い有機物を脱水炭化する時の構造を説明した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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